工艺系统为核心的系统集成与应用

三一集团有限公司
发布日期:2013-12-15  字体显示:【大】  【中】  【小】

  摘要:在全球竞争激烈的环境下,品质成为企业提升竞争力的基本要素。而加强竞争要素最重要的工作是企业技术管理的信息化建设。本文以三一集团有限公司为案例,介绍了以工艺系统为核心的系统集成与应用方案在三一集团的实践以及对工艺信息化远景目标的展望。

  关键词:工艺 信息化 集成 应用

引言

  三一集团有限公司(以下简称三一集团)主导产品为建筑工程机械(包括全液压混凝土输送泵、混凝土输送泵车、混凝土搅拌站等)、路面机械(包括平地机、全液压压路机、沥青摊铺机、沥青搅拌站、铣刨机等)、挖掘机械、桩工机械(旋挖钻机等)、履带起重机械、非开挖施工设备(水平定向钻等)、港口机械全系列产品。三一集团的主要成员企业包括三一重工股份有限公司、三一重机有限公司、三一汽车制造有限公司等专业化公司。

  三一集团作为中国工程机械行业的标志性企业,几年来一直保持着较快速度的增长,走出一条依靠高新技术发展重工业企业的路子。集团在2000年就进行了以国际化、精细化、信息化为核心的全球性战略规划。围绕全局战略目标,企业的信息化战略规划也主要集中在如何搭建全球化的信息化平台、如何辅助企业实现精细化管理等方面。

以工艺信息化为核心的应用和集成平台

  三一集团于2005年初与PTC建立合作关系,实施其PDM产品,2006年SAP建立合作关系,实施其ERP系统。在PDM与ERP实施以来,作为同行业的国际领先者,这两大系统的实施进展和应用效果都比较理想。但是当技术信息化与管理信息化领域内各自的问题得到解决之后,摆在三一集团面前的最大的难题是,如何实现这两大系统的集成以打通企业的信息流。为了解决PDM与ERP之间信息不通畅造成的信息孤岛所引发的一系列业务和管理问题,武汉开目信息技术有限责任公司(以下简称“开目公司”)提出了以工艺信息系统为集成工具,通过工艺向上与PDM的集成、向下与ERP的集成,搭建以工艺为核心的企业信息化整体框架的解决方案,为三一集团打通了从研发到制造的信息流,实现无障碍、无交叉、无停滞的信息交流与共享,这也正是三一集团现阶段企业信息化从量变到质变的基础和前提。

  在这一目标实现的���础上,开目公司希望通过继续扩展工艺信息化乃至企业整体信息化的内涵和外延。为三一集团搭建一个全球化的信息化平台。借助这一平台,将三一集团分布在国内、国际的多个企业分支机构纳入统一的管理中,通过覆盖企业各类业务和管理的先进信息技术,实现精细化管理,将三一集团的研发和服务两项核心能力提升至世界一流水准。

  因此,以工艺信息化为核心的应用和集成成为我们当前阶段的重中之重,也是企业信息化整体规划战略的一个重要的里程碑。

1 系统规划

  作为三一集团工艺信息化建设的合作伙伴,在国内工艺信息化领域具有深厚背景和丰富企业实践经验的开目公司不仅仅具有足够的技术实现能力,对三一集团工艺信息化的高度、范围等也与企业达成高度共识。三一集团在前期信息化建设过程中积累了丰富的经验,在工艺信息化规划过程中,摆脱了传统企业具体工艺设计业务的束缚,希望在工艺信息化方面得到突破应用和提高。而开目公司早在2004年,就提出了以工艺核心的关联应用,针对中国制造企业的实际情况,将工艺从简单地编工艺上升到了企业业务瓶颈和管理核心的高度。双方最后一致认为,当前阶段三一集团的工艺信息化建设应该在前期应用工艺设计辅助工具的基础之上,从如何扩展工艺的应用广度、挖掘工艺应用深度入手,站在工艺规划、知识复用、工艺集成、业务协同等方面进行工艺的拓展应用,从管理和集成的角度对工艺信息化提出了更高的要求。

2 软件部署

  双方首先确定了三一集团以开目工艺系统为核心和工具的系统集成方案技术蓝图和软件部署。三一集团总部位于长沙,在国内多个城市建立了驻外研究院;在世界制造业最发达的欧、美、日等地区广泛开展技术合作;在贸易相对发达的香港搭建了全球化物资采购和出口平台;在国外部分国家和地区建立生产基地。为使信息系统能够正常运行,需要构建覆盖国内国际多个国家和地区的分布式企业内部网系统。针对三一集团的实际情况和未来的发展目标,工艺系统集成解决方案需要满足三一集团PDM系统、CAPP系统、ERP系统异地分布式网络架构的数据统一管理要求和分布式多工厂业务管理需求。从技术的层面,开目工艺系统具有良好的集成性、开放性、二次开发性能。同时,强调了系统的通信性和稳健性。系统部署如图1。

图1 三一集团集成信息系统架构部署

  如上图所示。首先,在三一集团长沙总部建立包括PDM数据库服务器、PDM系统应用服务器和ERP数据库服务器、ERP应用服务器以及KMCAPP服务器在内的数据库系统和应用服务系统,为使用PDM系统的研发用户和使用ERP以及其它相关业务的非研发用户提供数据和应用服务。在此基础上,分期分批逐步在三一集团的其它分支机构,建立PDM从服务器和ERP从服务器以及KMCAPP的应用服务器,为当地的研发和非研发用户提供数据和应用支撑。各分支机构通过DDN专线与长沙总部相连,最终实现三一集团内部所有分支机构的全面集成。如图2所示。

 

图2 搭建分布式、全球化信息系统

3 技术实现方案

  在系统集成方案确认以后,三一集团的项目团队和CAPP、PDM和ERP三家软件公司的工程师一起研究并制定了工艺系统的技术实现方案。工艺系统技术实现方案以工艺规划为核心,将三一集团的产品设计、质量管理、销售管理、成本管理、外协加工、车间制造、生产计划与采购管理等一系列业务统一纳入到系统中来。如图3所示。

图3 以工艺为核心的应用和集成平台技术实现

  三一集团以开目工艺系统为核心的集成解决方案已初具规模,并在企业的实际业务过程中取得了一定的成效。通过系统集成,实现了:

  ■  KMCAPP系统可应用PDM系统的设计结果和其他参数信息以及ERP系统中工艺资源和其他参数信息进行快速、高效的工艺设计。KMCAPP系统可严格按ERP系统工艺要求读取、编辑PBOM、工艺数据,并将其提交PDM进行集中管理,通过签审流程最终发布至ERP系统。

  ■  PDM系统统一管理工艺技术文档的签审、发布流程。工艺文件签审完毕后PDM系统发布指令给KMCAPP解析器,KMCAPP解析器根据指令及时地按ERP系统要求解析工艺数据,并传输给ERP系统,保证工艺数据发布的完整性、一致性、及时性。

  ■  ERP系统可读取PDM系统与KMCAPP系统发布的物料、工艺等信息,并实时更新到ERP系统中,提供PDM系统需求的物料库存等信息、KMCAPP系统需求的工艺资源等信息,实现企业内部信息的共享,保障数据源在多系统集成过程中的唯一性。

  综上所述,三一集团的企业信息化在跨越了设计效率、设计规范化的初级阶段后,已经进入了以信息集成为重点的应用阶段,并逐渐朝着以工艺生命周期管理为核心的业务协同这一目标迈进,如图4所示。

图4 三一集团工艺信息化阶段目标

工艺信息化的展望

  目前,三一集团的工艺信息化建设已达到了一定的高度,为行业直至制造业信息化领域的发展起了较强的推进和带头作用,但是三一及开目均未满足。在现有成绩之上,双方均认为,三一集团的工艺信息化还可以在以下几个方面进一步深化和优化:

1 实施精细化工艺管理

  工艺是制造企业物流与信息流的交汇点,企业的经济效益最终将在这里被物化出来。工艺的精细化管理是必须研究的重要项目之一。工艺不仅是制造过程的设计者,也是制造信息的反馈者,更是大量制造信息的集散地,所以工艺的精细化管理程度很大程度上决定了整个制造系统的精细化程度,也就决定了整个企业精细化实施的效果。精细化在生产中表现为对市场的快速响应和对实际生产环境的应变能力。企业通过实施精细化工艺管理,解决车间层的管理与控制问题,使车间能够支持精细化管理,具有快速响应的能力,缩短产品开发时间,增强企业的竞争能力。

2 工艺设计向制造现场的延伸

  来自企业所有职能部门:采购、工程、生产、质量管理、销售和售后服务等的成员在产品开发的各个阶段都需要能够对产品的各种问题进行全面考虑,各成员具有所代表领域的专门知识和验,能科学做出决策,能及时发现潜在问题并加以解决。设计开发出来的成果也需要传递给后续的生产制造部门进行生产指导。因此,企业首先需要建立协同工作支持环境。在此环境中,从设计、工艺、制造、到检验的所有工程工作都可通过互连的计算机工作站实现信息处理过程的自动化,做到信息共享,跟车间内部或外部进行协同工作。

3 面向三维模型的工艺规划

  三维CAD设计软件用于交流一个复杂的设计产品,这类产品用传统的口头表达和简单的描写的方式无法实现,通过非常精确的构造的数字化的设计模型,满足了复杂产品在工程师,用户,供应商,加工人员之间沟通交流。和设计模型一样,用传统的口头表达和简单的描写的方式也不能实现产品制造过程的生产线,设备,物流,工具,工艺以及工作指令进行描述,根据通用汽车的统计,用于描述生产一个产品的信息是产品设计信息的1000倍,目前基于数字模型的可视化描述及沟通仅限于产品设计,当需要规划车间布置,工作单元布置,生产工艺,材料流动路线以及其他制造工艺设计时,许多工程师还不得不借助传统的手段。基于三维的工艺规划,不仅解决了可视化问题,更重要的是,它能在产品实际投入生产前,通过加工和装配的方式,从工艺的角度,发现产品设计的问题,解决静态装配模型不能发现的问题,例如动态装配干涉检查,距离检查等。

4 基于知识的智能化工艺设计

  工艺设计受多种因素的影响,包括机械加工的基本原理、工艺设计的可靠性、安全性、经济性的基本原则、加工组织形式、加工设备、工艺装备及工艺人员的经验,所以工艺过程、工艺方法设计具有灵活性与多样性。但是对于同一个企业,大部分零件存在相似性,新零件的工艺设计可参考原有零件的工艺设计过程,进行派生设计。比如相似零件工艺设计、相近零件工艺设计、典型零件和工艺相对成熟的零件、流程型的工艺设计等。这几种工艺设计的共同特点是:零件工艺路线的产生以及工艺内容的变化均有规律可循。这就对计算机辅助工艺设计提出了智能性、自动化的要求。基于知识的智能化工艺设计不同于以往的创成式、派生式CAPP系统,并不刻意强调由计算机来替代工艺人员自动产生工艺,而是提供一个可视化的工艺定义环境,让经验丰富的工艺师在参数化CAPP开发工具的用户界面中定义一些典型的、常用的工艺,所定义的工艺流程可以通过参数化CAPP系统直接输出给CAPP使用,也可以将生成的工艺流程保存到数据库之中,生成对应的工艺流程库,以后再设计相似零件的工艺时,便可以从工艺流程库之中选取已经定义好的工艺流程,只需更改特征参数便可生成新的工艺文件。由于相似、相近零件工艺大部分内容可以自动或半自动产生,这样便可以在相似、相近零件的工艺设计上节约大量的时间,达到提高整个CAPP系统效率的目的。

5 全球化业务拓展

  和传统的单一企业相比,多分支、异地分布的集团型企业面临着许多方面的问题和挑战。例如,企业模型的特点,如何保证系统的集成和信息的畅通,如何协作共同面对市场,如何利用现代通讯网络技术和其它信息技术改进企业的运行效率,提高竞争能力;等等。因此,三一集团的全球信息化系统需要能够很好的适应集团型企业复杂、多变的要求。比如在系统部署时采用多应用、多服务器框架,以适应各种复杂的组织机构;从使用频率和强度方面考虑,将应用模块分别布署在不同的服务器上,从而减轻主服务器的负载压力;利用组织结构与应用模块的对应关系,灵活地拆分或整合应用模块,使整个系统具有良好的可伸缩性;利用“消息引擎”机制,使得集团总部与下属机构之间顺利地实现上传下达,业务畅通。

结论

  集团企业的组织特点使得三一集团对各类计算机支持的协同设计与管理,尤其是具有动态分布能力的工艺系统的需求日益迫切。开目公司提出的以工艺系统为核心的系统集成与应用方案通过在系统部署中引进分布、分层等思想,为三一集团搭建集团企业环境下的工艺信息化系统。该系统的合理规划和实施将消除集团企业各成员之间的信息交换时间差、加强总体控制、提高各成员间的协同工作、提高数据一致性,减少重复劳动、并为三一集团工艺并行化设计、工艺精细化管理、工艺全生命周期控制提供切实可行的帮助。

 

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